CN105979145A - 提高无人机航拍影像质量的拍摄系统及拍摄方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统及拍摄方法，包括设置于无人机上共同协作的复数摄像头、和对影像进行复合的复合处理机构。拍摄方法包括：复数摄像头进行协作取景拍摄，各摄像头的取景范围重叠；复合处理机构将影像进行复合，复合为一张影像。本发明能有效提高无人机航拍影像的质量，具备多种复合型影像，增加影像画面的细腻感和层次感，丰富影像画面的细节，色彩更丰富，轮廓更分明，景深更清晰明朗，能媲美单反相机所拍摄的影像；摄影模式多样化，在色彩细节、黑白灰对比、景深层次、曝光均衡等方面甚至超过单反相机，满足各种影像需求；对无人机负载要求低，不会对无人机的续航能力影响；结构简单，安装方便，成本低廉。

Description

提高无人机航拍影像质量的拍摄系统及拍摄方法

技术领域

本发明涉及无人机的拍摄系统及拍摄方法，尤其涉及提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统及拍摄方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机，英文缩写为UAV，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。

无人机广泛应用于电力巡检、农作物监测、环境监测、影视拍摄、街景拍摄、快递投递、灾后救援、遥感测绘等领域。

无人机好比浮动的三脚架，能携带相机让你从空中拍摄照片和视频。而现有技术中的无人机所携带的摄像头均为简易摄像头，其所拍摄的影像和视频的画面效果较为局限，而为了提高影像效果，一般是通过提高像素值来实现，而像素值的提高仅仅能增加影像的清晰度，无法增加影像的层次感及色彩细腻程度等，难与单反相机所拍摄的影像相媲美。

单反相机可选用各种镜头来实现对影像的需求，而由于无人机负载的局限性，无法镜头的携带，亦无法实现多镜头的使用。

本案的设计者致力于无人机拍摄的影像质量研究，提出了提高无人机航拍影像质量的拍摄系统及拍摄方法。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，旨在提高无人机航拍影像质量。

为了达到上述目的，本发明提供提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统，包括设置于所述无人机上的用于共同协作取景拍摄的复数摄像头、和设置于无人机内用于对至少两个摄像头所协作取景拍摄的影像进行复合的复合处理机构。

优选的，所述复合处理机构包括用于对协作取景拍摄的影像进行复合前期处理的预处理模块和用于进行影像重叠选择性复合的复合模块。

优选的，所述复数摄像头包括至少一协同性摄像组。

优选的，所述协同性摄像组至少包括：

黑白摄像头和彩色摄像头；

一个以上调焦摄像头；

一个以上异焦距的定焦摄像头。

本发明还提供了提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，包括如下步骤：

S1协作取景拍摄步骤，复数摄像头进行协作取景拍摄，各摄像头的取景范围重叠；

S2影像复合步骤，复合处理机构将至少两个摄像头所拍摄的影像进行复合，复合为新影像。

优选的，复合处理机构包括用于对协作取景拍摄的影像进行复合前期处理的预处理模块和用于进行影像重叠选择性复合的复合模块

所述步骤S2包括，

S21预处理步骤，预处理模块根据无人机的空中偏移信息对影像进行矫正调整；

S22复合步骤，复合模块将调整后的影像进行复合，选择影像中的理想数据进行整理复合，理想数据至少包括像素区域、色彩信息、对比度信息、曝光信息。

优选的，步骤S21还包括：预处理模块根据各摄像头的特性进行相匹配的影像畸变修复处理。

优选的，

采用由黑白摄像头和彩色摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

黑白摄像头拍摄出黑白影像，而彩色摄像头拍摄出彩色影像，

通过复合处理机构将黑白影像和彩色影像复合为新影像。

优选的，

采用一个以上调焦摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

拍摄出焦距各异的影像，

通过复合处理机构将焦距各异的影像复合为新影像。

优选的，

采用一个以上异焦距的定焦摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

拍摄出焦距各异的影像，

通过复合处理机构将焦距各异的影像复合为新影像。

本发明的有益效果主要体现在：

1.采用本发明的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统及拍摄方法，能有效提高无人机航拍影像的质量，具备多种复合型影像，增加影像画面的细腻感和层次感，丰富影像画面的细节，色彩更丰富，轮廓更分明，景深细节更清晰明朗，能媲美单反相机所拍摄的影像；

2.摄影模式多样化，在色彩细节、黑白灰对比、景深层次、曝光均衡等方面甚至超过单反相机，满足各种影像需求；

3.对无人机负载要求低，不会对无人机的续航能力影响；

4.结构简单，安装方便，成本低廉。

附图说明

图1是本发明提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统的结构示意图；

图2是本发明提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统及拍摄方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。

提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统，如图1所示，包括设置于无人机上的用于共同协作取景拍摄的复数摄像头1、和设置于无人机内用于对至少两个摄像头所协作取景拍摄的影像进行复合的复合处理机构2。共同协作取景拍摄即复数摄像头的取景影像重叠，拍摄后的影像通过复合处理机构2进行智能复合，形成新的影像。

细化地，复合处理机构2包括用于对协作取景拍摄的影像进行复合前期处理的预处理模块3和用于进行影像重叠选择性复合的复合模块4。复数摄像头1与复合处理机构2相连，复合处理机构还包括有存储模块，摄像头拍摄的影像数据传输至存储模块，预处理模块对存储模块内的影像数据进行预处理，而复合模块对经过预处理后的影像数据进行复合后存储，需要说明的是，复合模块是进行复合节点涵盖，即可以就任何一个节点的数据进行复合，比如从摄像头进来的原始影像数据raw data、或经过ISP处理后生成的最终影像。存储模块中具有预处理前的影像数据、预处理后的影像数据及复合后的影像数据。预处理模块用于对影像进行偏移补正修复、影像畸形矫正修复、抖动及晃动反向增稳矫正等，而复合模块对经预处理后的影像进行选择性复合，所谓选择性复合即选取的理想影像数据进行整理复合，理想数据至少包括像素区域、色彩信息、对比度信息、曝光信息，当理想数据为像素区域时，选择一摄像头所拍摄的影像为主，从其它摄像头所拍摄的影像中选择需要的像素区域复合至主影像中，形成新的影像。

复合处理机构可进一步优化，其还可包括用于对新的影像进行处理的色阶调整模块、对比度调整模块、亮度调整模块、白平衡调整模块，在本案复合处理机构的基础之上增加能满足提高新影像画面质量的图片参数调整模块均在本案的保护范围之内。

对复数摄像头进行优化，其包括至少一协同性摄像组。所谓的协同性摄像组即为拍摄影像可实现相互补充及融合的摄像头组合。

具体的，协同性摄像组至少包括：

黑白摄像头和彩色摄像头；

黑白摄像头用于捕捉取景框内景象的黑白灰对比度，黑白灰层次更分明，影像的轮廓更清晰；彩色摄像头用于捕捉色彩像素，颜色更丰富；通过黑白影像与彩色影像的复合，得到层次更分明、色彩更丰富的新影像。

一个以上调焦摄像头；

通过多个调焦摄像头进行拍摄，可获得不同景深的影像，通过影像复合，可得到大景深影像或小景深影像。大景深画面层次丰富，画面具有深度，小景深画面清晰度高。

一个以上异焦距的定焦摄像头。

通过多个焦距不同的定焦摄像头进行拍摄，可获得不同景深的影像，通过影像复合，可得到大景深影像或小景深影像。

协同性摄像组还可包括相同的复数摄像头，各摄像头的曝光时间可调，通过对各摄像头的曝光时间进行调整，可实现多种曝光像素区域的复合，使影像的曝光更均匀自然。

上述的协同性摄像组可单组使用或配合使用。配合使用时，可每组生成新影像后再复合，或全部单摄像头所拍摄的影像一起复合。

通过协同性摄像组及复合处理机构还可实现裸眼3D影像的生成，基于复合处理机构内的裸眼3D影像处理模块。由于协同性摄像组的各摄像头存在类似双眼距离的机位差，可获得裸眼3D影像的基础影像数据，再进行处理合成。

提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，如图2所示，包括如下步骤：

S1协作取景拍摄步骤，复数摄像头进行协作取景拍摄，各摄像头的取景范围重叠；

由于各摄像头的取景范围重叠，因此便于后期复合处理机构进行复合处理。

S2影像复合步骤，复合处理机构将至少两个摄像头所拍摄的影像进行复合，复合为新影像。

通过至少两组影像进行互补，选取理想的影像数据进行复合，能极大的提高新影像的画面质量。

对影像复合步骤进行优化，其中复合处理机构包括用于对协作取景拍摄的影像进行复合前期处理的预处理模块和用于进行影像重叠选择性复合的复合模块。

步骤S2包括：

S21预处理步骤，预处理模块根据无人机的空中偏移信息对影像进行矫正调整；

具体的，通过无人机内陀螺仪的偏移信息对影像进行补偿性矫正，保障所拍摄的影像水平并且清晰，即对影像进行防抖防偏处理。

S22复合步骤，复合模块将调整后的影像进行复合，选择影像中的理想数据进行整理复合，理想数据至少包括像素区域、色彩信息、对比度信息、曝光信息。

当理想数据为像素区域时，选择一摄像头所拍摄的影像为主，从其它摄像头所拍摄的影像中选择需要的像素区域复合至主影像中，形成新的影像。

当理想数据为色彩信息或对比度信息时，将两者信息结合进行复合。

当理想数据为曝光信息时，选择各影像中相近曝光区域进行复合。

步骤S21还可进一步优化，其包括：预处理模块根据各摄像头的特性进行相匹配的影像畸变修复处理。

众所周知，广角摄像头及长焦摄像头均会造成影像的畸变，因此通过对畸变影像进行修复能优化复合处理机构的复合。

具体实施例一，采用由黑白摄像头和彩色摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

黑白摄像头拍摄出黑白影像，黑白影像的数据为像素点的灰度信息，而彩色摄像头拍摄出彩色影像，彩色影像的数据为像素点的色彩信息；

通过复合处理机构将黑白影像和彩色影像复合为新影像，新影像中的各像素点信息为上述的灰度信息和色彩信息的结合。

灰度信息和色彩信息的单独采集，采集的信息准确，影像细腻，色彩及对比度的优化使影像质量得到有效提高。

具体实施例二，采用一个以上调焦摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，或采用一个以上异焦距的定焦摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

拍摄出焦距各异的影像，焦距的差异造成各影像的景深各异，清晰像素区各异，

通过复合处理机构将焦距各异的影像复合为新影像。

新影像可选择清晰像素区进行复合，复合后的影像整体清晰度高，影像的景深较浅。

新影像亦可选择模糊像素区进行复合，影像中主体清晰，背景模糊，景深较深，具有背景模糊的艺术美感。

具体实施例三，采用多个同种或异种的摄像头进行协同性拍摄，

各摄像头的曝光时间差异调整，获得曝光度各异的影像，

通过复合处理机构将曝光度各异的影像复合为新影像。

新影像选择正确曝光度区域进行复合，复合后影像的曝光度准确，影像质量优。

最后，本发明还可采用其它功能的协同性摄像组，例如用于拍摄裸眼3D影像的协同性摄像组等，凡通过协同性摄像组与复合处理机构相结合提高航拍影像质量的系统及方法均在本发明的保护范围之内。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统，其特征在于：包括设置于所述无人机上的用于共同协作取景拍摄的复数摄像头、和设置于无人机内用于对至少两个摄像头所协作取景拍摄的影像进行复合的复合处理机构。

2.根据权利要求1所述的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统，其特征在于：所述复合处理机构包括用于对协作取景拍摄的影像进行复合前期处理的预处理模块和用于进行影像重叠选择性复合的复合模块。

3.根据权利要求1所述的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统，其特征在于：所述复数摄像头包括至少一协同性摄像组。

4.根据权利要求3所述的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统，其特征在于所述协同性摄像组至少包括：

黑白摄像头和彩色摄像头；

一个以上调焦摄像头；

一个以上异焦距的定焦摄像头。

5.提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，基于权利要求1至4任意一项所述的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄系统，其特征在于包括：

S1协作取景拍摄步骤，复数摄像头进行协作取景拍摄，各摄像头的取景范围重叠；

S2影像复合步骤，复合处理机构将至少两个摄像头所拍摄的影像进行复合，复合为新影像。

6.根据权利要求5所示的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，其特征在于：

复合处理机构包括用于对协作取景拍摄的影像进行复合前期处理的预处理模块和用于进行影像重叠选择性复合的复合模块，

所述步骤S2包括，

S21预处理步骤，预处理模块根据无人机的空中偏移信息对影像进行矫正调整；

S22复合步骤，复合模块将调整后的影像进行复合，选择影像中的理想数据进行整理复合，理想数据至少包括像素区域、色彩信息、对比度信息、曝光信息。

7.根据权利要求6所示的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，其特征在于步骤S21还包括：预处理模块根据各摄像头的特性进行相匹配的影像畸变修复处理。

8.根据权利要求5所示的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，其特征在于：

采用由黑白摄像头和彩色摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

黑白摄像头拍摄出黑白影像，而彩色摄像头拍摄出彩色影像，

通过复合处理机构将黑白影像和彩色影像复合为新影像。

9.根据权利要求5所示的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，其特征在于：

采用一个以上调焦摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

拍摄出焦距各异的影像，

通过复合处理机构将焦距各异的影像复合为新影像。

10.根据权利要求5所示的提高无人机航拍影像质量的复合拍摄方法，其特征在于：

采用一个以上异焦距的定焦摄像头组成的协同性摄像组进行拍摄，

拍摄出焦距各异的影像，

通过复合处理机构将焦距各异的影像复合为新影像。